polydimethylsiloxane 윤활유를 이용한 알루미늄 플라즈마 전해 산화층의 내식성 및 내마모성 개선에 대한 연구

Abstract

알루미늄 합금은 널리 사용되는 경량금속재료 중 하나이지만 낮은 경도와 높은 반응성으로 인해 안정적인 내식성 및 내마모성을 보여주지 못한다. 그러므로 내식성과 내마모성은 알루미늄 합금을 실제 산업에 적용하기 위해 반드시 개선되어야 하는 특성이다. 이 문제점들을 해결하기 위해 근래에는 재료의 표면 에너지를 낮출 수 있는 물질을 이용한 소수성 코팅 및 외부의 물질이 모재로 침투하는 것을 막기 위한 오일 담지 등의 기술이 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 알루미늄 6061 합금을 모재로 하여 플라즈마 전해산화 처리를 통해 다공성 구조물을 제작한 후 윤활 작용과 소수성 구현을 위해 실리콘 오일을 담지하였다. 연구 결과, 플라즈마 전해산화와 실리콘 오일 담지 및 열처리를 통해 알루미늄 합금의 내식성 및 내마모성이 급격히 향상되는 것을 확인하였다. 또한 실리콘 오일은 열처리를 통해 산화 피막 표면과 결합하여 자기조립 단분자층을 형성할 수 있기 때문에 알루미늄 합금이 지속적인 부식성/마모성 환경에 놓이더라도 고경도의 플라즈마 전해산화층이 모재의 직접적인 노출을 억제할 수 있다. 특히 플라즈마 전해산화층에 실리콘 오일이 담지되어 있는 한 마찰 및 마모 시의 열에 의해 자기조립 단분자층이 재생성되는 자가 치유 능력을 가지기 때문에 계속해서 우수한 내식성과 내마모성을 유지할 수 있다.